Reakce je pojmenována po Ivarovi Karlu Ugim, který ji vroce 1959 objevil.
Ugiova reakce
Reakce je exotermní a často je dokončená již několik minut po přidání isokyanidu. Nejvyšší výtežnosti se dosahuje při vysoké počásteční koncentraci (0,5 až 2,0mol·dm−3) reaktantů. Reakce dobře probíhá při použití aprotických polárních rozpouštědel, jako je dimethylformamid, úspěšně však byly použity také ethanol a methanol. I při nekatalyzované reakci je výtěžnost obecně vysoká.[5][6][7][8][9][10][11]
Vzhledem ktomu, že produkty Ugiových reakcí mají potenciál ovlivňovat vlastnosti bílkovin, tak proběhlo několik pokusů o enantioselektivní Ugiovy reakce,[12] prvního úspěchu bylo dosaženo vroce 2018.[13]
Pravděpodobný mechanismus Ugiovy reakce vypadá takto:[14]
Mechanismus Ugiovy reakce
Amin1 a keton2 vzájemnou reakcí vytvoří za odštěpení molekuly vody imin3. Jeho výměnou protonu skarboxylovou kyselinou4 vzniká iminiový ion 5, na který se koncovým uhlíkem nukleofilně připojí isokyanid 6, čímž se vytvoří nitriliový ion7. Na tento meziprodukt se nukleofilně naaduje anion karboxylové kyseliny za vzniku látky 8. Konečným krokem je Mummův přesmyk R4acylové skupiny zkyslíku na dusík. Všechny kroky kromě závěrečného přesmyku jsou vratné.
Vpodobné Passeriniově reakci (při níž není přítomen amin) isokyanid reaguje přímo skarbonylovou sloučeninou, ostatní vlastnosti reakce jsou však stejné. Může probíhat souběžně sUgiho reakcí a být tak zdrojem nečistot.
Použití bifunkčních reaktantů výrazně rozšiřuje spektrum možných produktů reakce. Několik ze zkoumaných možností vedlo kzajímavým výsledkům. Byla vyzkoušena kombinace Ugiho reakce svnitromolekulární Dielsovou–Alderovou reakcí.[15]
Další možností je Ugiova-Smilesova reakce, kdy je karboxylová kyselina nahrazena některým zfenolů. Při této reakci namísto Mummova přesmyku proběhne Smilesův přesmyk.[16]
Ugiova–Dielsova–Alderova reakce
Ugiova–Smilesova reakce
Je také možná kombinace sBuchwaldovou–Hartwigovou reakcí.[17] Při Ugiově–Heckově reakci je druhým krokem Heckova reakce.
Byla popsána Ugiova reakce spoužitím směsi aldehydů a karboxylových kyselin za vzniku různě velkých molekul laktamů[20] a také příprava γ-laktamů zketokyselin.[21]
Ugiovou reakcí se vyrábí některá léčiva, například indinavir, lidokain a bupivakain.
Ivar Karl Ugi. The α-Addition of Immonium Ions and Anions to Isonitriles Accompanied by Secondary Reactions. Angewandte Chemie International Edition in English. 1962, s. 8–21. DOI10.1002/anie.196200081.
Ugi Multicomponent Reaction André Boltjes, Haixia Liu, Haiping Liu, and Alexander Dömling Org. Synth. 2017, 94, 54 DOI:10.15227/orgsyn.094.0054Je zde použita šablona {{DOI}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
Ugi, I., Lohberger S., Karl R. The Passerini and Ugi Reactions, Chapter 4.6, Comprehensive Organic Synthesis1991, 2, 1083-1109. ISBN0-08-040593-2, Pergamon, Oxford, 10196 pages (Review)
Ivar Karl Ugi; B. Werner; A. Dömling. The Chemistry of Isocyanides, their MultiComponent Reactions and their Libraries. Molecules. 2003, s. 53–66. DOI10.3390/80100053.
P. A. Tempest. Recent advances in heterocycle generation using the efficient Ugi multiple-component condensation reaction. Current Opinion in Drug Discovery & Development. 2005, s. 776–788. DOI10.3390/80100053.
I. Ugi; S. Heck. The multicomponent reactions and their libraries for natural and preparative chemistry. Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening. 2001, s. 1–34.
Qian Wang; De-Xian Wang; Mei-Xiang Wang; Jieping Zhu. Still Unconquered: Enantioselective Passerini and Ugi Multicomponent Reactions. Accounts of Chemical Research. 2018-04-30, s. 1290–1300. DOI10.1021/acs.accounts.8b00105.
S. E. Denmark; Y. Fan. Catalytic, Enantioselective α-Additions of Isocyanides: Lewis Base Catalyzed Passerini-Type Reactions. Journal of Organic Chemistry. 2005, s. 9667–9676. DOI10.1021/jo050549m. PMID16292793.
Complexity-Enhancing Acid-Promoted Rearrangement of Tricyclic Products of Tandem Ugi 4CC/Intramolecular Diels-Alder Reaction Alexei Ilyin, Volodymyr Kysil, Mikhail Krasavin, Irina Kurashvili, and Alexandre V. Ivachtchenko The Journal of Organic Chemistry; 2006; 71(25) pp 9544 - 9547; (Note) DOI:10.1021/jo061825fJe zde použita šablona {{DOI}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
Direct Access to Heterocyclic Scaffolds by New Multicomponent Ugi-Smiles Couplings Laurent El Kaim, Marie Gizolme, Laurence Grimaud, and Julie Oble Organic Letters; 2006; 8(18) pp 4019 - 4021; (Letter) DOI:10.1021/ol061605oJe zde použita šablona {{DOI}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
Rapid Access to Oxindoles by the Combined Use of an Ugi Four-Component Reaction and a Microwave-Assisted Intramolecular Buchwald-Hartwig Amidation Reaction Florence Bonnaterre, Michèle Bois-Choussy, and Jieping Zhu Organic Letters; 2006; 8(19) pp 4351–4354; (Letter) DOI:10.1021/ol061755zJe zde použita šablona {{DOI}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
J. Zhang; A. Jacobson; J. R. Rusche; W. Herlihy. Unique Structures Generated by Ugi 3CC Reactions Using Bifunctional Starting Materials Containing Aldehyde and Carboxylic Acid. The Journal of Organic Chemistry. 1999, s. 1074–1076. DOI10.1021/jo982192a. PMID11674195.
K. M. Short; A. M. Mjalli. A solid-phase combinatorial method for the synthesis of novel 5- and 6-membered ring lactams. Tetrahedron Letters. 1997, s. 359–362. DOI10.1016/S0040-4039(96)02303-9.
K. Rossen; Pye; L. M. DiMichele; R. P. Volante; P. J. Reider. An efficient asymmetric hydrogenation approach to the synthesis of the Crixivan piperazine intermediate. Tetrahedron Letters. 1998, s. 6823–6826. DOI10.1016/S0040-4039(98)01484-1.
